專利名稱：增加原子層沉積速率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于半導(dǎo)體制程，特別是有關(guān)于一種原子層沉積(atomiclayer deposition，ALD)制程，更特別是有關(guān)于一種通過減少吹凈時(shí)間(purgetime)和控制排氣閥開口率，以增加原子層沉積速率(deposition rate)的方法。
背景技術(shù)：
近年來，為因應(yīng)能夠沉積更精密的結(jié)構(gòu)，以及更致密、更平坦、無缺陷、無雜質(zhì)的薄膜，一些設(shè)備制造商(例如應(yīng)用材料公司)便推出了原子層沉積裝置(atomic layer deposition apparatus)，可在低溫度范圍下沉積薄且均勻的純凈薄膜。
圖1-圖4所示，為傳統(tǒng)的原子層沉積(ALD)制程的機(jī)制(mechanism)，為說明方便，在此以沉積TiN層的一回制程(one process cycle)為例。
首先，參閱圖1所示，導(dǎo)入TiCl4氣體110于一原子層沉積反應(yīng)室(ALDchamber)中，使部分TiCl4氣體化學(xué)吸附(chemi sorption)于一基底100上。并且在此步驟中，原子層沉積反應(yīng)室中的排氣閥全開(throttle valve fullyopen)。
然后，參閱2所示，導(dǎo)入氬氣120一定時(shí)間(約1-2秒)來吹凈原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，用以完全沖凈(flush)殘留于原子層沉積反應(yīng)室中的未吸附(un-absorbed)的TiCl4氣體。并且在此步驟中，原子層沉積反應(yīng)室中的排氣閥全開(throttle valve fully open)。
然后，參閱圖3所示，導(dǎo)入NH3氣體130，使NH3氣體130與吸附于基底100上的TiCl4氣體110產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，因而形成一TiN層140于該基底100上。并且在此步驟中，原子層沉積反應(yīng)室中的排氣閥全開(throttle valvefully open)。
接著，參閱圖4所示，導(dǎo)入氬氣120來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，用以完全沖凈(flush)殘留于原子層沉積反應(yīng)室中殘留的NH3氣體。并且在此步驟中，原子層沉積反應(yīng)室中的排氣閥全開(throttle valve fully open)。其主要缺陷在于由于傳統(tǒng)的原子層沉積機(jī)制是通過化學(xué)吸附作用來進(jìn)行沉積，所以沉積速率非常地慢，一般是小于10/min。所以傳統(tǒng)的原子層沉積方法對(duì)于需要沉積較厚的薄膜時(shí)，是相當(dāng)不利于大量生產(chǎn)的。
另外，在美國專利第6399491號(hào)中，有揭示一種增加原子層沉積速率的方法，該專利是利用脈沖地重合(pulse overlap)第一反應(yīng)氣體與第二反應(yīng)氣體的部份輸入時(shí)間，使其具有ALD與CVD的機(jī)制，而增加沉積速率。其主要缺陷在于然而該方法必須一直開啟吹凈氣體(purge gas，例如惰性氣體)，因而增加了成本，而且還要精確地控制重合時(shí)間(overlapping time)，所以較難控制制程條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種增加原子層沉積速率的方法，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，達(dá)到提升生產(chǎn)效率的目的。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種增加原子層沉積速率的方法，通過縮短惰性氣體吹凈時(shí)間及控制排氣閱的開口率，達(dá)到能夠增加原子層沉積速率的目的。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種增加原子層沉積速率的方法，其特征在于它包括下列步驟(a)提供一基底于一原子層沉積反應(yīng)室中，該原子層沉積反應(yīng)室至少具有一惰性氣體入口、一第一反應(yīng)氣體入口、一第二反應(yīng)氣體入口與一排氣口，該惰性氣體入口導(dǎo)入惰性氣體來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，該排氣口具有一節(jié)流閥；(b)通過該第一反應(yīng)氣體入口導(dǎo)入第一反應(yīng)氣體，使第一反應(yīng)氣體化學(xué)吸附于該基底上；(c)導(dǎo)入惰性氣體來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，但仍殘留部分第一反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中；(d)通過該第二反應(yīng)氣體入口導(dǎo)入第二反應(yīng)氣體，使第二反應(yīng)氣體與吸附于該基底上的第一反應(yīng)氣體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，并且同時(shí)第二反應(yīng)氣體與殘留的第一反應(yīng)氣體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，因而形成一化合物層于該基底上；(e)導(dǎo)入惰性氣體來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，但仍殘留部分第二反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中。
它更包括下列步驟至少重復(fù)所述步驟(b)-(e)一次。所述的步驟(b)更包括下列步驟通過該排氣口的該節(jié)流閥的開口率，用以降低排氣效率。所述的節(jié)流閥的開口率是控制在20-50％。所述的步驟(c)更包括下列步驟通過該排氣口的該節(jié)流閥的開口率，用以降低排氣效率，以利殘留部分第一反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中。它更包括下列步驟通過縮短惰性氣體的吹凈時(shí)間，以利殘留部分第一反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中。所述的惰性氣體的吹凈時(shí)間是0.2-1秒。所述的步驟(d)更包括下列步驟通過該排氣口的該節(jié)流閥的開口率，用以降低排氣效率。所述的步驟(e)更包括下列步驟通過該排氣口的該節(jié)流閥的開口率，用以降低排氣效率，以利殘留部分第二反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中。所述的原子層沉積反應(yīng)室中的反應(yīng)溫度是200-600℃。所述的惰性氣體包含氬氣。
本發(fā)明還提供一種增加原子層沉積速率的方法，其特征在于它包括下列步驟(a)提供一基底于一原子層沉積反應(yīng)室中、該原子層沉積反應(yīng)室至少具有一氬氣入口、一TiCl4氣體入口、一NH3氣體入口與一排氣口，其中該氬氣入口用以導(dǎo)入氬氣來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，而該排氣口具有一節(jié)流閥；(b)通過該TiCl4氣體入口導(dǎo)入TiCl4氣體，使TiCl4氣體化學(xué)吸附于該基底上；(c)導(dǎo)入氬氣來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，但仍殘留部分TiCl4氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中；(d)通過該NH3氣體入口導(dǎo)入NH3氣體，使NH3氣體與吸附于該基底上的TiCl4氣體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，并且同時(shí)地NH3氣體與殘留的TiCl4氣體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，因而形成一TiN層于該基底上；(e)導(dǎo)入氬氣來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，但仍殘留部分NH3氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中。
本發(fā)明再提供一種增加原子層沉積速率的方法，它適用于一電容的一TiN電極層的制程，其特征在于它包括下列步驟(a)提供一基底于一原子層沉積反應(yīng)室中，該原子層沉積反應(yīng)室至少具有一氬氣入口、一TiCl4氣體入口、一NH3氣體入口與一排氣口，該氬氣入口用以導(dǎo)入氬氣來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，該排氣口具有一節(jié)流閥；(b)通過該TiCl4氣體入口導(dǎo)入TiCl4氣體，使TiCl4氣體化學(xué)吸附于該基底上，并同時(shí)通過該排氣口的該節(jié)流閥的開口率用以降低排氣效率，該節(jié)流閥的開口率是控制在20-50％；(c)導(dǎo)入氬氣來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，但仍殘留部分TiCl4氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中，并同時(shí)通過該排氣口的該節(jié)流閥的開口率，用以降低排氣效率，以利殘留部分TiCl4氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中，該節(jié)流閥的開口率是控制在20-50％，以及通過縮短氬氣的吹凈時(shí)間，以利殘留部分TiCl4氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中，該氬氣的吹凈時(shí)間是0.2-1秒；(d)通過該NH3氣體入口導(dǎo)入NH3氣體，使NH3氣體與吸附于該基底上的TiCl4氣體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成該電容的該TiN電極層于該基底上，同時(shí)通過該排氣口的該節(jié)流閥的開口率，用以降低排氣效率，以利殘留部分NH3氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中，該節(jié)流閥的開口率是控制在20-50％；(e)導(dǎo)入氬氣來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，并通過縮短氬氣的吹凈時(shí)間，以利殘留部分NH3氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中，該氬氣的吹凈時(shí)間是0.2-1秒，同時(shí)通過該排氣口的該節(jié)流板的開口率，用以降低排氣效率，以利殘留部分NH3氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中，該節(jié)流閥的開口率是控制在20-50％。它適用于該電容的該TiN電極層的制程，其中該原子層沉積反應(yīng)室中的反應(yīng)溫度是400℃。
本方面有提供一種增加原子層沉積速率的方法，其特征在于它包括下列步驟提供一基底于一原子層沉積反應(yīng)室中；導(dǎo)入第一反應(yīng)氣體，使第一反應(yīng)氣體化學(xué)吸附于該基底上；導(dǎo)入惰性氣體來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，但仍殘留部分第一反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中；導(dǎo)入第二反應(yīng)氣體，使第二反應(yīng)氣體與吸附于該基底上的第一反應(yīng)氣體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，并同時(shí)第二反應(yīng)氣體與殘留的第一反應(yīng)氣體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，因而形成一化合物層于該基底上；導(dǎo)入惰性氣體來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，但仍殘留部分第二反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中；該原子層沉積反應(yīng)室的腔壓是大于500mTorr。
所述的殘留部分第一或第二反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中的方法，是通過降低該原子層沉積反應(yīng)室的排氣效率來達(dá)成。所述的殘留部分第一或第二反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中的方法，是通過縮短惰性氣體的吹凈時(shí)間來達(dá)成。
本發(fā)明還提供一種增加原子層沉積速率的方法，其特征在于它包括下列步驟提供一基底于一原子層沉積反應(yīng)室中；以及進(jìn)行一原子層沉積程序，該程序是包括分別導(dǎo)入至少一第一反應(yīng)氣體與一第二反應(yīng)氣體，其中在導(dǎo)入第一反應(yīng)氣體與第二反應(yīng)氣體之間時(shí)，進(jìn)行一惰性氣體吹凈程序；該原子層沉積反應(yīng)室的腔壓是大于500mTorr。所述的使該反應(yīng)室的腔壓是大于500mTorr的方法，是通過降低該原子層沉積反應(yīng)室的排氣效率，而使得殘留部分第一或第二反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中來達(dá)成。所述的使該反應(yīng)室的腔壓是大于500mTorr的方法，是通過縮短惰性氣體的吹凈時(shí)間，使得殘留部分第一或第二反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中來達(dá)成。
以下配合附圖及較佳實(shí)施例詳細(xì)說明。


圖1-圖4是傳統(tǒng)的原子層沉積制程的機(jī)制示意圖。
圖5-圖8是本發(fā)明的原子層沉積制程的機(jī)制示意圖。
具體實(shí)施例方式
參閱圖5-圖8所示，為本發(fā)明的原子層沉積制程示意圖，在此要特別說明的是，為方便說明，本實(shí)施例雖以沉積TiN層的一回制程(one processcycle)為例，但是實(shí)際上本發(fā)明并未限定于形成TiN層，也不限定進(jìn)行多少回的沉積制程(cycle times)。
首先，提供例如是硅晶圓(wafer)的一半導(dǎo)體基底200于一原子層沉積反應(yīng)室(ALD Chamber，未圖示)中，原子層沉積反應(yīng)室至少具有一惰性氣體(inert gas)入口、一第一反應(yīng)氣體(reactant gas)入口、一第二反應(yīng)氣體入口與一排氣(exhaust)口，其中惰性氣體入口用以導(dǎo)入惰性氣體來吹凈(purge)原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，而排氣口具有可以控制排氣效率的一節(jié)流閥(throttle valve)。
然后，參閱圖5所示，通過第一反應(yīng)氣體入口導(dǎo)入例如是TiCl4的第一反應(yīng)氣體210，使第一反應(yīng)氣體210化學(xué)吸附(chemisorption)于基底200上，并且此時(shí)的原子層沉積反應(yīng)室中的排氣口的節(jié)流閥可以不全開，其開口率是20-50％，用以降低排氣效率。此時(shí)，該原子層沉積反應(yīng)室的腔壓可以約大于500mTorr。
然后，參閱圖6所示，導(dǎo)入例如是氬氣的惰性氣體220來吹凈(purge)原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，但仍殘留部分第一反應(yīng)氣體210于原子層沉積反應(yīng)室中。在此要特別說明的是為了要達(dá)成殘留部分第一反應(yīng)氣體210的目的，發(fā)明者是將傳統(tǒng)吹凈時(shí)間縮短，并且配合控制排氣口的節(jié)流閥的開口率。例如，以是0.2-1秒(亦即傳統(tǒng)吹凈時(shí)間的20％-50％)的時(shí)間來吹凈原子層沉積反應(yīng)室，并且此時(shí)的原子層沉積反應(yīng)室中的排氣口的節(jié)流閥的開口率控制在20-50％。此時(shí)，該原子層沉積反應(yīng)室的腔壓可以約大于500mTorr。
然后，參閱圖7所示，通過第二反應(yīng)氣體入口導(dǎo)入例如是NH3的第二反應(yīng)氣體230，使第二反應(yīng)氣體230與吸附于基底200上的第一反應(yīng)氣體210產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)(即所謂8urface reaction)，并且同時(shí)地第二反應(yīng)氣體230與殘留的第一反應(yīng)氣體210產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)(即所謂gas phase reaction)，因而形成一例如是TiN的化合物層240于基底200上，并且此時(shí)的原子層沉積反應(yīng)室中的排氣口的節(jié)流閥不全開，其開口率是20-50％，用以降低排氣效率。
此時(shí)，該原子層沉積反應(yīng)室的腔壓可以約大于500mTorr。
其次，參閱圖8所示，導(dǎo)入例如是氬氣的惰性氣體220來吹凈(purge)原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，但仍殘留部分第二反應(yīng)氣體230于原子層沉積反應(yīng)室中。在此要特別說明的是，為了要達(dá)成殘留部分第二反應(yīng)氣體230的目的，發(fā)明者是將傳統(tǒng)吹凈時(shí)間縮短，并且配合控制排氣口的節(jié)流閥的開口率。例如，以是0.2-1秒(亦即傳統(tǒng)吹凈時(shí)間的20％-50％)的時(shí)間來吹凈原子層沉積反應(yīng)室，并且此時(shí)的原子層沉積反應(yīng)室中的排氣口的節(jié)流閥的開口率控制在20-50％。此時(shí)，該原子層沉積反應(yīng)室的腔壓可以約大于500mTorr。
之后，可以重復(fù)如所述圖5-8所示的制程，直到沉積至所希望的薄膜厚度。還有，該原子層沉積反應(yīng)室中的反應(yīng)溫度一般是控制在200-600℃，而本實(shí)施例的沉積TiN層的反應(yīng)溫度則例如是控制在400℃。
另外要特別說明的是為了制程的穩(wěn)定性，在所述圖5-8所示的制程中，其各步驟的排氣口的節(jié)流閥的開口率最好是固定，例如固定在25％。
在此，本發(fā)明提供一沉積TiN層的實(shí)驗(yàn)例(參閱所述圖1-4所示的傳統(tǒng)制程，以及圖5-8所示的本發(fā)明制程)的結(jié)果比較表，用以比較本發(fā)明與傳統(tǒng)ALD方法，其實(shí)驗(yàn)條件是在400℃的反應(yīng)溫度下進(jìn)行，并且沉積TiN層至厚度約220，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下述表1所示表1

Ar-1是表示以氬氣來沖凈TiCl4氣體Ar-2是表示以氬氣來沖凈NH3氣體排氣閥是表示排氣口的節(jié)流閥由所述表1可以得知本發(fā)明的方法(通過控制排氣閥的開口率以及/或縮短惰性氣體吹凈時(shí)間)可以有效地增加原子層沉積速率。
另外，發(fā)明者亦發(fā)現(xiàn)本發(fā)明方法所沉積的TiN層的阻值介于傳統(tǒng)ALD方法與傳統(tǒng)CVD方法所沉積的TiN層的阻值，因此推論可通過本發(fā)明的方法而調(diào)整TiN層電性。
注例如在400℃時(shí)，傳統(tǒng)CVD所沉積的TiN層的阻值約為傳統(tǒng)ALD的10倍以上。
以上僅為應(yīng)用例，但并非限定本發(fā)明的應(yīng)用范圍。本發(fā)明方法所沉積的TiN層拿來當(dāng)做是金屬-絕緣體-金屬電容(MIM capacitor)的上/下電極層時(shí)，發(fā)現(xiàn)其電性(electrical performance，例如漏電流、電容值等等)與傳統(tǒng)ALD TiN所制成的電容非常相近，因此證明了本發(fā)明方法的實(shí)用性。、本發(fā)明的主要特征及效果如下。
本發(fā)明的制程特征在于通過縮短惰性氣體吹凈時(shí)間以及控制排氣悶的開口率，而能夠增加原子層沉積速率。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)至少有(1).本發(fā)明可以有效地提升原子層沉積速率。
(2).本發(fā)明方法所沉積的TiN層的阻值介于根據(jù)傳統(tǒng)ALD方法與傳統(tǒng)CVD方法所沉積的TiN層的阻值，因此可通過本發(fā)明的方法而調(diào)整TiN層電性。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此項(xiàng)技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，所作更動(dòng)與潤飾，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種增加原子層沉積速率的方法，其特征在于它包括下列步驟(a)提供一基底于一原子層沉積反應(yīng)室中，該原子層沉積反應(yīng)室至少具有一惰性氣體入口、一第一反應(yīng)氣體入口、一第二反應(yīng)氣體入口與一排氣口，該惰性氣體入口導(dǎo)入惰性氣體來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，該排氣口具有一節(jié)流閥；(b)通過該第一反應(yīng)氣體入口導(dǎo)入第一反應(yīng)氣體，使第一反應(yīng)氣體化學(xué)吸附于該基底上；(c)導(dǎo)入惰性氣體來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，但仍殘留部分第一反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中；(d)通過該第二反應(yīng)氣體入口導(dǎo)入第二反應(yīng)氣體，使第二反應(yīng)氣體與吸附于該基底上的第一反應(yīng)氣體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，并且同時(shí)第二反應(yīng)氣體與殘留的第一反應(yīng)氣體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，因而形成一化合物層于該基底上；(e)導(dǎo)入惰性氣體來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，但仍殘留部分第二反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于它更包括下列步驟至少重復(fù)所述步驟(b)-(e)一次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的所述步驟(b)更包括下列步驟通過該排氣口的該節(jié)流閥的開口率，用以降低排氣效率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的節(jié)流閥的開口率是控制在20-50％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的所述步驟(c)更包括下列步驟通過該排氣口的該節(jié)流閥的開口率，用以降低排氣效率，以利殘留部分第一反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的節(jié)流閥的開口率是控制在20-50％。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于更包括下列步驟通過縮短惰性氣體的吹凈時(shí)間，以利殘留部分第一反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的惰性氣體的吹凈時(shí)間是0.2-1秒。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的步驟(d)更包括下列步驟通過該排氣口的該節(jié)流閥的開口率，用以降低排氣效率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的節(jié)流閥的開口率是控制在20-50％。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的步驟(e)更包括下列步驟通過該排氣口的該節(jié)流閥的開口率，用以降低排氣效率，以利殘留部分第二反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的節(jié)流閥的開口率是控制在20-50％。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于更包括下列步驟通過縮短惰性氣體的吹凈時(shí)間，以利殘留部分第二反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的惰性氣體的吹凈時(shí)間是0.2-1秒。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的原子層沉積反應(yīng)室中的反應(yīng)溫度是200-600℃。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的惰性氣體包含氬氣。
17.一種增加原子層沉積速率的方法，其特征在于它包括下列步驟(a)提供一基底于一原子層沉積反應(yīng)室中、該原子層沉積反應(yīng)室至少具有一氬氣入口、一TiCl4氣體入口、一NH3氣體入口與一排氣口，其中該氬氣入口用以導(dǎo)入氬氣來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，而該排氣口具有一節(jié)流閥；(b)通過該TiCl4氣體口導(dǎo)入TiCl4氣體，使TiCl4氣體化學(xué)吸附于該基底上；(c)導(dǎo)入氬氣來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，但仍殘留部分TiCl4氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中；(d)通過該NH3氣體入口導(dǎo)入NH3氣體，使NH3氣體與吸附于該基底上的TiCl4氣體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，并且同時(shí)地NH3氣體與殘留的TiCl4氣體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，因而形成一TiN層于該基底上；(e)導(dǎo)入氬氣來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，但仍殘留部分NH3氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于它更包括下列步驟至少重復(fù)所述步驟(b)-(e)一次。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的步驟(b)更包括下列步驟通過該排氣口的該節(jié)流閥的開口率，用以降低排氣效率。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的節(jié)流閥的開口率是控制在20-50％。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的步驟(c)更包括下列步驟通過該排氣口的該節(jié)流閥的開口率，用以降低排氣效率，以利殘留部分TiCl4氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的節(jié)流板的開口率是控制在20-50％。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于它更包括下列步驟通過縮短氬氣的吹凈時(shí)間，以利殘留部分TiCl4氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的氬氣的吹凈時(shí)間是0.2-1秒。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的步驟(d)更包括下列步驟通過該排氣口的該節(jié)流闊的開口率，用以降低排氣效率。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的節(jié)流閥的開口率是控制在20-50％。
27.根據(jù)權(quán)利要求17所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的步驟(e)更包括下列步驟通過該排氣口的該節(jié)流閥的開口率，用以降低排氣效率，以利殘留部分NH3氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的節(jié)流閥的開口率是控制在20-50％。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于停止更包括下列步驟通過縮短氬氣的吹凈時(shí)間，以利殘留部分NH3氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的氬氣的吹凈時(shí)間是0.2-1秒。
31.根據(jù)權(quán)利要求17所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的原子層沉積反應(yīng)室中的反應(yīng)溫度是400℃。
32.一種增加原子層沉積速率的方法，它適用于一電容的一TiN電極層的制程，其特征在于它包括下列步驟(a)提供一基底于一原子層沉積反應(yīng)室中，該原子層沉積反應(yīng)室至少具有一氬氣入口、一TiCl4氣體入口、一NH3氣體入口與一排氣口，該氬氣入口用以導(dǎo)入氬氣來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，該排氣口具有一節(jié)流閥；(b)通過該TiCl4氣體入口導(dǎo)入TiCl4氣體，使TiCl4氣體化學(xué)吸附于該基底上，并同時(shí)通過該排氣口的該節(jié)流閥的開口率用以降低排氣效率，該節(jié)流閥的開口率是控制在20-50％；(c)導(dǎo)入氬氣來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，但仍殘留部分TiCl4氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中，并同時(shí)通過該排氣口的該節(jié)流閥的開口率，用以降低排氣效率，以利殘留部分TiCl4氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中，該節(jié)流閥的開口率是控制在20-50％，以及通過縮短氬氣的吹凈時(shí)間，以利殘留部分TiCl4氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中，該氬氣的吹凈時(shí)間是0.2-1秒；(d)通過該NH3氣體入口導(dǎo)入NH3氣體，使NH3氣體與吸附于該基底上的TiCl4氣體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成該電容的該TiN電極層于該基底上，同時(shí)通過該排氣口的該節(jié)流閥的開口率，用以降低排氣效率，以利殘留部分NH3氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中，該節(jié)流閥的開口率是控制在20-50％；(e)導(dǎo)入氬氣來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，并通過縮短氬氣的吹凈時(shí)間，以利殘留部分NH3氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中，該氬氣的吹凈時(shí)間是0.2-1秒，同時(shí)通過該排氣口的該節(jié)流板的開口率，用以降低排氣效率，以利殘留部分NH3氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中，該節(jié)流閥的開口率是控制在20-50％。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于它適用于該電容的該TiN電極層的制程，更包括下列步驟至少重復(fù)所述步驟(b)-(e)一次。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于它適用于該電容的該TiN電極層的制程，其中該原子層沉積反應(yīng)室中的反應(yīng)溫度是400℃。
35.一種增加原子層沉積速率的方法，其特征在于它包括下列步驟提供一基底于一原子層沉積反應(yīng)室中；導(dǎo)入第一反應(yīng)氣體，使第一反應(yīng)氣體化學(xué)吸附于該基底上；導(dǎo)入惰性氣體來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，但仍殘留部分第一反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中；導(dǎo)入第二反應(yīng)氣體，使第二反應(yīng)氣體與吸附于該基底上的第一反應(yīng)氣體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，并同時(shí)第二反應(yīng)氣體與殘留的第一反應(yīng)氣體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，因而形成一化合物層于該基底上；導(dǎo)入惰性氣體來吹凈該原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，但仍殘留部分第二反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中；該原子層沉積反應(yīng)室的腔壓是大于500mTorr。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的殘留部分第一或第二反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中的方法，是通過降低該原子層沉積反應(yīng)室的排氣效率來達(dá)成。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的殘留部分第一或第二反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中的方法，是通過縮短惰性氣體的吹凈時(shí)間來達(dá)成。
38.一種增加原子層沉積速率的方法，其特征在于它包括下列步驟提供一基底于一原子層沉積反應(yīng)室中；以及進(jìn)行一原子層沉積程序，該程序是包括分別導(dǎo)入至少一第一反應(yīng)氣體與一第二反應(yīng)氣體，其中在導(dǎo)入第一反應(yīng)氣體與第二反應(yīng)氣體之間時(shí)，進(jìn)行一惰性氣體吹凈程序；該原子層沉積反應(yīng)室的腔壓是大于500mTorr。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的使該反應(yīng)室的腔壓是大于500mTorr的方法，是通過降低該原子層沉積反應(yīng)室的排氣效率，而使得殘留部分第一或第二反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中來達(dá)成。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的增加原子層沉積速率的方法，其特征在于所述的使該反應(yīng)室的腔壓是大于500mTorr的方法，是通過縮短惰性氣體的吹凈時(shí)間，使得殘留部分第一或第二反應(yīng)氣體于該原子層沉積反應(yīng)室中來達(dá)成。
全文摘要
一種增加原子層沉積速率的方法。首先，提供一基底于一原子層沉積反應(yīng)室中，通過第一反應(yīng)氣體入口導(dǎo)入第一反應(yīng)氣體，使第一反應(yīng)氣體化學(xué)吸附于基底上；然后，導(dǎo)入惰性氣體來吹凈原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，但仍殘留部分第一反應(yīng)氣體于原子層沉積反應(yīng)室中；接著，通過第二反應(yīng)氣體入口導(dǎo)入第二反應(yīng)氣體，使第二反應(yīng)氣體與吸附于基底上的第一反應(yīng)氣體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，并且同時(shí)地第二反應(yīng)氣體與殘留的第一反應(yīng)氣體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，因而形成一化合物層于基底上；之后，導(dǎo)入惰性氣體來吹凈原子層沉積反應(yīng)室內(nèi)部，但仍殘留部分第二反應(yīng)氣體于原子層沉積反應(yīng)室中。
文檔編號(hào)C23C16/14GK1503326SQ0214904
公開日2004年6月9日 申請(qǐng)日期2002年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月20日
發(fā)明者吳志遠(yuǎn), 林國楹, 蔡嘉雄 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司